Nur drei Tage nach dem abgebrochenen Start einer Luna 8K72  stand die Reserverakete in Baikonur auf der Startrampe bereit. Eine erste Untersuchung des Zwischenfalls vom 09.09.1959 hatte menschliches Versagen bei der Startvorbereitung als Ursache des unzureichenden Startschubs nachgewiesen. Damit stand einem neuerlichen Versuch nichts entgegen. Und am 12.09.1959 gelang der Start. Auf einer direkten Flugbahn näherte sich die „zweite kosmische Rakete“ (später Luna 2 oder auch Lunik 2 genannt) dem Mond und schlug am 13.09.1959 als erster von Menschen geschaffener Körper auf ihm auf. Vorsichtshalber hatte man die Sonde einer Sterilisationsprozedur unterzogen. Sollte es Leben auf dem Mond geben, wollte man es nicht durch irdische Keime gefährden. Wie bereits bei Luna 1 wurde auch diesmal eine Dampfwolke aus ionisiertem Natrium erzeugt (am 12.09.1959 um 18:39 UTC in 156.000 km Entfernung zur Erde). Die Wolke erreichte einen Durchmesser von 650 km und sollte die Bahnverfolgung unterstützen. Observatorien in Alma Ata, Bjurakan, Abastumani, Tiflis und Duschanbe (damals Stalinabad) beobachteten den „künstlichen Kometen“. Im Nahbereich des Mondes wurden Messungen vorgenommen, die allerdings keinerlei Anzeichen für ein Magnetfeld lieferten. Dagegen fanden sich Spuren ionisierter Gase, quasi die Reste einer extrem dünnen Atmosphäre. Luna 2 schlug am ungebremst auf der Mondoberfläche auf, wobei die Sonde mehrere sowjetische Wappen und Wimpel aus Metall mitführte, die so ausgelegt waren, daß sie den Aufprall überstehen konnten. Jedenfalls theoretisch. Wie man von Mondaufprallexperimenten aus jüngerer Zeit weiß, verdampften sie beim Einschlag wohl eher zusammen mit dem Rest der Sonde. Etwa 30 min nach Luna 2 schlug auch die dritte Stufe der Rakete auf dem Mond auf. Sie hatte ein fußballähnliches Objekt an Bord, das aus fünfseitigen metallenen Gedenkplaketten zusammengesetzt war. Beim Aufprall, so hoffte man, würden die sich in weitem Umkreis verteilen. Tatsächlich dürfte wohl heute auch von ihnen auf dem Mond keine zu identifizierende Spur mehr zu finden sein. Aber für einen Propagandacoup taugte das Objekt doch noch. Bei seiner USA Reise (15. bis 27.09.1959) hatte der sowjetische Regierungschef Nikita S. Chruschtschow eine Replik des „Fußballs“ im Gepäck, die er medienwirksam dem wenig glücklich dreinschauenden US Präsidenten Dwight D. Eisenhower überreichte.